根據應用選擇合適的示波器帶寬

帶寬是大多數工程師在選擇一款示波器時(shí)首先考慮的參數。本文將為您提供一些有用的竅門(mén)，教您如何為您的數字和模擬應用選擇合適的示波器帶寬。但首先，我們先看看示波器帶寬的定義。

示波器帶寬的定義

所有示波器都表現出如圖1所示的在較高頻率處滾降的低通頻率響應。大多數帶寬參數在1 GHz及以下的示波器通常表現為高斯響應，即具備約從-3 dB頻率的三分之一處開(kāi)始緩慢滾降的特性。而那些帶寬規格超過(guò)1 GHz的示波器通常則具備最大平坦頻率響應，如圖2所示。這種頻響通常表現為帶內響應較平緩，而在約-3 dB頻率處滾降較陡。

示波器的這兩種頻率響應各有各的優(yōu)缺點(diǎn)。具備最大平坦頻響的示波器比具備高斯頻響的示波器對帶內信號的衰減較小，也就是說(shuō)前者對帶內信號的測量更精確。但具備高斯頻響的示波器比具備最大平坦頻響的示波器對代外信號的衰減小，也就是說(shuō)在同樣的帶寬規格下，具備高斯頻響的示波器通常具備更快的上升時(shí)間。然而，有時(shí)對帶外信號的衰減大有助于消除那些根據奈奎斯特標準(fMAX fS)可能造成混迭的高頻成分。關(guān)于奈奎斯特采樣理論更深入的探討，請參看安捷倫應用筆記1587(Agilent Application Note 1587) 。

不論您手頭的示波器具備高斯頻響、最大平坦頻響還是介于二者之間，我們都將輸入信號通過(guò)示波器后衰減3 dB時(shí)的最低頻率視為該示波器的帶寬。示波器的帶寬和頻響可以利用正弦波信號發(fā)生器掃頻測量得到。信號在示波器-3dB頻率處的衰減轉換后可表示為約 -30%的幅度誤差。因此，我們不能奢望對那些主要的頻率成分接近示波器帶寬的信號進(jìn)行精確測量。

與示波器帶寬規格緊密相關(guān)的是其上升時(shí)間參數。具備高斯頻響的示波器，按照10%到90%的標準衡量，上升時(shí)間約為0.35/fBW。具備最大平坦頻響的示波器上升時(shí)間規格一般在0.4/fBW范圍上，隨示波器頻率滾降特性的陡度不同而有所差異。但我們必須記住的是，示波器的上升時(shí)間并非示波器能精確測量的最快的邊緣速度，而是當輸入信號具備理論上無(wú)限快的上升時(shí)間(0 ps)時(shí)，示波器能夠得到的最快邊沿速度。盡管實(shí)際上這種理論參數不可能測得到，因為脈沖發(fā)生器不可能輸出邊沿無(wú)限快的脈沖，但我們可以通過(guò)輸入一個(gè)邊沿速度為示波器上升時(shí)間規格的3到5倍的脈沖來(lái)測量示波器的上升時(shí)間。

圖1：低通頻率響應

圖2：最大平坦頻率響應